[其他]制備自撐式材料的方法以及用其制造的產(chǎn)品

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87101720
• 申請(qǐng)日: 1987-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87101720A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬克·S·紐基爾克;邁克爾·K·阿哈亞尼安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭克西敦技術(shù)公司
• 主分類號(hào): C22C1/00
• 分類號(hào): C22C1/00;C22C1/04;C22C29/14
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 陳季壯,羅英銘

本發(fā)明涉及一種新型的自撐式材料，及其新的制備方法。更確切地說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于制造自撐式材料的方法，該方法是通過(guò)一種熔融的母體金屬向含硼源以及可任意選擇的一種或多種惰性填料的床層或物團(tuán)反應(yīng)性滲透，從而形成包括金屬和硼化物及填料（如果使用）的復(fù)合材料。

近年來(lái)，使用陶瓷作為結(jié)構(gòu)應(yīng)用已引起日益關(guān)注，而這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用傳統(tǒng)上是采用金屬。這是因?yàn)樘沾膳c金屬相比，就特定的性質(zhì)來(lái)說(shuō)是優(yōu)越的，例如耐腐蝕性，硬度，耐磨性，彈性模量以及耐高溫性能。

但是，將陶瓷用于上述目的，主要受制造所需陶瓷結(jié)構(gòu)的可能性和成本的限制。例如，用熱壓、反應(yīng)燒結(jié)和反應(yīng)熱壓的方法生產(chǎn)硼陶瓷體是眾所周知的。熱壓方法是，將所要求的硼化物的細(xì)粒在高溫高壓下壓實(shí)。而反應(yīng)熱壓法，舉例來(lái)說(shuō)，是將硼或金屬硼化物與適宜的含金屬的粉末壓實(shí)，也是在高溫高壓下進(jìn)行。美國(guó)專利3937619（發(fā)明人E.Clougherty）描述了用熱壓壓制粉末金屬與粉末二硼化物的混合物的方法制備硼化物體;美國(guó)專利4512946（發(fā)明人Mo????Brun）描述了熱壓含硼陶瓷粉和金屬氫化物，制成硼化物復(fù)合材料。但是，這些熱壓方法需要特殊處理工藝和昂貴的專用設(shè)備，要生產(chǎn)的陶瓷部件的尺寸和形狀也有限，一般來(lái)說(shuō)生產(chǎn)率低和生產(chǎn)成本高。

陶瓷材料用于結(jié)構(gòu)件的第二個(gè)主要的缺點(diǎn)，是延性和韌性（即損傷容限或耐斷裂性）差。這種特性往往會(huì)引起使用中的陶瓷突然嚴(yán)重?fù)p壞，即使在相當(dāng)平穩(wěn)的不大的拉應(yīng)力下。

有人已試圖將陶瓷與金屬?gòu)?fù)合，并近于解決了這個(gè)問(wèn)題，一種方法是采用陶瓷與金屬結(jié)合，例如，金屬陶瓷或金屬基體的復(fù)合材料。該方法的目標(biāo)是要兼得陶瓷（如硬度）和金屬（如延性）的最優(yōu)良的特性。歐洲專利申請(qǐng)0116809揭示了一種制造陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料（金屬陶瓷）的方法。根據(jù)該專利公開(kāi)的內(nèi)容，首先要準(zhǔn)備由幾種顆粒組分構(gòu)成的疏松的反應(yīng)混合物，然后該混合物在與滲入混合物中的熔融金屬接觸時(shí)反應(yīng)。這種反應(yīng)混合物可以是含二氧化鈦、氧化硼和鋁的混合物（具有化學(xué)計(jì)算量和顆粒狀），該混合物與熔融鋁接觸時(shí)，反應(yīng)生成二硼化鈦和氧化鋁，作為滲入鋁的陶瓷相。從上述內(nèi)容明顯可知，熔融金屬鋁，是還原劑而不是反應(yīng)生成的硼化物的產(chǎn)物母體。

歐洲專利申請(qǐng)0113249公開(kāi)了一種制備金屬陶瓷的方法，該方法是：先在熔融金屬相的原位形成陶瓷相的彌散顆粒，而后，在熔融狀態(tài)保持足夠的時(shí)間，使之形成交互生長(zhǎng)的陶瓷網(wǎng)。通過(guò)在熔融金屬中鈦鹽與硼鹽反應(yīng)的例子說(shuō)明陶瓷相的形成。陶瓷在原位發(fā)展并成為交互生長(zhǎng)網(wǎng)。但是沒(méi)有發(fā)生滲透;此工藝中用的熔融金屬鋁仍是還原劑;且不參與反應(yīng)形成硼化物，硼化物在熔融金屬中形成脫溶物。該申請(qǐng)中的兩個(gè)實(shí)施例都表明，沒(méi)有生成Ti Al₃、Al B₂或Al B₁₂的顆粒;相反，Ti B₂的形成表明，鋁不是硼化物的金屬產(chǎn)物母體。

美國(guó)專利3864154公開(kāi)了一種靠滲透得到的陶瓷-金屬體系。該體系是在真空中用熔融鋁浸漬壓實(shí)的Al B₁₂得到的。要制備的其它材料包括Si B₆- Al;B- Al;B₄C-Al/Si;和Al B₁₂-BAl。該專利沒(méi)有提出究竟是什么樣的反應(yīng)，也沒(méi)有提到與滲入金屬反應(yīng)的混合物，沒(méi)有提到埋在惰性填料中的反應(yīng)產(chǎn)物或?qū)嶋H的復(fù)合材料。

盡管，這些制造金屬陶瓷材料的基本思想產(chǎn)生過(guò)希望的后果，但總的來(lái)講，還需要更有效更經(jīng)濟(jì)的方法制備這類陶瓷-金屬的復(fù)合材料。

按照本發(fā)明制造自撐式材料的方法是在有硼源的情況下（下文中有定義）利用母體金屬滲透和反應(yīng)過(guò)程（即反應(yīng)滲透）來(lái)進(jìn)行的滲入母體金屬的層狀或塊狀材料完全由硼源組成，制成的有代表性的復(fù)合材料是由母體金屬硼化物和金屬組成。另一方面，為了用反應(yīng)滲透法生產(chǎn)由嵌入填料中的金屬基體和母體金屬硼化物組成的復(fù)合材料，待滲入的塊狀物可含有一種或多種摻有硼源的惰性填料。要生產(chǎn)含有不同體積百分?jǐn)?shù)的陶瓷，金屬和/或各種孔隙度的材料可改變或控制反應(yīng)物的濃度和工藝條件。